Drejevinkel i moiré-gitter styrer dalpolarisationsskift i heterostrukturer

I en undersøgelse offentliggjort i Science Advances , Prof. Wang Can fra Institut for Fysik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi og Prof. Xu Xiulai fra Peking Universitet har for første gang demonstreret afhængigheden af ​​dalpolarisationsskift og polariseringsgrad af moiré-perioden ved twist engineering i elektrisk styret overgang metal dichalcogenid heterobilayers (hBL'er).

Van der Waals (vdW) hBL'er har tiltrukket sig meget opmærksomhed på grund af deres elektroniske energibåndstrukturer og forskellige fysiske egenskaber til potentielle dalbaserede optoelektroniske applikationer. Moiré-mønstret mellem forskellige monolag i vdW-heterostrukturer fører naturligvis til et periodisk potentiale på nanoskala, som giver en unik mulighed for at realisere den næste generation af valleytronic-enheder.

Twist engineering er et kraftfuldt værktøj til at manipulere dalens frihedsgrader for interlayer excitoner (IX'er). Det giver en ekstra frihed til at kontrollere det excitoniske potentiale og forbedrer derved kontrollerbarheden af ​​dalens egenskaber. Den vridningsvinkelafhængige kontrol af det excitoniske potentiale og dalpolarisering i elektrisk styrede heterostrukturer er dog ikke blevet undersøgt.

I denne undersøgelse viste forskerne, at dalens polarisering af IX'er effektivt kan kontrolleres ved at justere vridningsvinklen. Både graden af ​​cirkulær polarisering (DCP) og polarisationsskiftningen er elektrisk styret i fabrikeret WSe₂ /WS₂ heterostrukturenheder med forskellige moiré-perioder bestemt af snoningsvinklen.

De fysiske mekanismer af vridningsvinkelafhængig DCP er blevet eksperimentelt undersøgt fra både intralag- og mellemlagsperspektiver. Et lavere excitonisk mellemlagspotentiale ved lokale minima forårsaget af en større moiré-periode fører til indespærring af flere excitoner, hvilket resulterer i forbedret DCP.

Derudover resulterer en stigning i intralags elektron-hul (e-h) udvekslingsinteraktioner i en stor vinkel i et fald i intralagsdalens levetid og en reduceret initial intralagsdalpolarisering, hvilket i sidste ende fører til en reduktion i interlagdalens polarisering.

Ved at overveje afhængigheden af ​​den excitoniske potentialforskel på moiré-perioden viser teoretiske beregninger baseret på første-principteori, at forskellen mellem det excitoniske potentiale mellem to minima stiger med vridningsvinklen, hvilket fører til en højere ekstern bias for enheder med en større drej vinkel for at skifte polarisering.

Baseret på denne polarisationsskifte har forskerne også demonstreret en daladresserbar kodningsenhed, der giver en platform for fremtidige ikke-flygtige minder.